下载本文档
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
第5章
遥感图像的几何处理遥感传感器的构像方程遥感图像的几何变形遥感图像的几何处理图像间的自动配准和数字镶嵌要点各类传感器的构像方程物理模型通用模型图像的变形情况图像纠正原理图像纠正具体过程大学遥感信息周军其思考为什么要进行图像的几何处理?图像几何处理的内容是什么?图像几何纠正模型有哪些?影响图像几何纠正精度的因素有哪些?如何提高图像几何纠正精度?大学遥感信息周军其原始图像图像上任意一点的位置可以表示:(i,j)大学遥感信息周军其876259.78,3410631.03658735.18,3269545.799842626.46,
3244211.60地理编码图像(单位:米)692368.50,
3436838.81大学遥感信息周军其大学遥感信息周军其地物图像几何信息辐射信息地物几何位置地物属性模型重建几何量测图像解译摄影测量与遥感的主要任务遥感图像的几何处理表达像点与地面点之间关系图像中的几何信息地物几何位置模型重建几何量测xy大学遥感信息周军其XYZ5.1遥感传感器的构像方程遥感图像通用的构像方程其中主要的坐标系有:1.传感器坐标系S-UVWUoWVSxyPp物方坐标系O-XYZ图像(像点)坐标系o-xyf
ZYXO大学遥感信息周军其遥感图像通用的构像方程构像方程中的坐标系UoWVSxyPpZYXOYmXmOmxo图像坐标y大学遥感信息周军其物方坐标遥感图像通用的构像方程A=f(ϕ
,ω,κ)A为外方位的3个角元素构成的旋转矩阵oxWVUSyPpZYXO大学遥感信息周军其大学遥感信息周军其
f
y
x
V
U
pW
P
中心投影构像方程o根据中心投影特点,像点p的图像坐标(x,y,-f)和地面点P在传感器系统坐标(U,V,W)P之间有如下关系:WVUSxyPpZYXO-
f
p
Y中心投图像点坐标与地面点大地坐标的关系即构像方程为:X
X
x
pZ
SZ
P
Y
Ay
中心投影构像方程大学遥感信息周军其100021
22
23
a33
a32a31a
a
acos
0
sin
sin
cos
0a12
a13
sin
1
0cos
sin
A
R
R
Rcos
0
0
1sin
0a11旋转矩阵Uo0
cos
sin
0cos
0WVSxyPpZYXO大学遥感信息周军其a11
cos
cos
sin
sin
sin
a12
cos
sin
sin
sin
cos
a13
sin
cosa21
cos
sin
a22
cos
cos
a23
sin
a31
sin
cos
cos
sin
sin
a32
sin
sin
cos
sin
cos
a33
cos
cos旋转矩阵各参数大学遥感信息周军其由像点坐标可以解算大地(平面)坐标:3321
22
231333a
x
a
y
a
fa31x
a32
y
a
fa31x
a32
y
aa11x
a12
y
a
ffYP
YS
(Z
P
ZS
)X
P
XS
(ZP
ZS
)正算公式大学遥感信息周军其当已知大地坐标,可以反求象点坐标:XsXp
a21XsXp
a23XsXp
a22XsXp
a23a11a13a12a13YsYp
a31
ZsZ)(YsYp
a33
ZsZ)(YsYp
a32
ZsZ)YsYp
a33
ZsZ)xfyf反算公式大学遥感信息周军其共线方程描述了像点、对应地物点和传感器投影中心之间关系。为表达方便,设:(
X
)
a11(
Xp
Xs)
a21
(Yp
Ys)
a31(Zp
Zs)(Y
)
a12
(
Xp
Xs)
a22
(Yp
Ys)
a32
(Zp
Zs)(Z
)
a13
(
Xp
Xs)
a23
(Yp
Ys)
a33
(Zp
Zs)共线方程大学遥感信息周军其x
f
(X)(Z)y
f
(Y)(Z)则共线方程可以简写为:共线方程的几何意义:当地物点P、对应像点p和投影中心S位于同一条直线上时,上式成立。作用:投影中心S像点p地物点P共线方程大学遥感信息周军其线阵推扫式传感器的构像关系(垂直对地成像)推扫式传感器的构像方程大学遥感信息周军其推扫式传感器的构像方程
-
f
px
Y
YX
XpZ
StZ
P
At
yx=0大学遥感信息周军其旁向倾斜航向倾斜推扫式传感器倾斜成像大学遥感信息周军其01
0
cos
-
sin
0
sin
cos
R
0(Z
)f
cos
y
sin
(
x)
0
(X)f(Z)(
y)
f
y
cos
f
sin
f
(Y
)推扫式传感器旁向倾斜的构像方程1.当推扫式传感器沿旁向倾斜固定角θ时共线方程为:
-
f
pY
YX
X
x
p
At
R
y
Z
P
Z
St大学遥感信息周军其2.当推扫式传感器作前后视成像,前(后)视角为θ时:cos
0cos
0 -
sin
1
sin
0R
0(Z)(Z)(
y)
y
/
cos
(Y)f(x)
f tg
(X)f共线方程为:推扫式传感器前后视的构像方程-f
pY
YX
X
x
A
R
y
p
t
Z
S
Z
Pt大学遥感信息周军其光机扫描式传感器的构像方程0-
sin
1
0
0
cos
sin
cos
R
0(Z)(Z)(x)
0
(X)f(
y)
f
tg
(Y)f传感器沿旁向扫描,扫描角在随时间在变化其选择矩阵为:对于逐点扫描的传感器共线方程为:X
X
x
Y
Y
A
R
y
p
t
Z
S
-
f
p
Z
Ptx=0,y=0大学遥感信息周军其θ
=0 θ≠
0光机扫描式传感器的构像方程大学遥感信息周军其扫描成像过程和红外扫描仪的分辨率a0
Hmx
a
m0a0
H
cos1
d
1a
H
a0
sec
,0ma'dma'1y
1
cos2
a
sec
a0
sec2
,侧视
是主动式传感器,其侧向的图像坐标取决于物点之间的波往返于天线和相应地时间,即天线至地物点的空间距离R,所以侧视具有斜距投影的性质。其工作方式分为平面扫描和圆锥扫描。侧视图像的构像方程大学遥感信息周军其侧视图像的构像方程
0
r
cos
rsin
V
U
p
W
PCf
2v
HP
H
Cf
2v侧向平面扫描方式将侧视
图像成像方式归化为中心投影的成像方式大学遥感信息周军其(22rrf
(d
y
)
r
*
sin
侧视图像的构像方程大学遥感信息周军其共线方程一般表示方法特点:-
f
P
Y
YX
X
x
A
R
y
p
t
Z
SZ
Pt大学遥感信息周军其多项式模型回避成像的空间几何过程,直接对图像变形的本身进行数学模拟。遥感图像的几何变形由多种因素引起,其变化规律十分复杂。把遥感图像的总体变形看作是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形的综合作用结果,难以用一个严格的数学表达式来描述,用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系。大学遥感信息周军其常用的多项式有二维或三维模型m
npijkm
npijkm
njijm
njijX
iYj
Z
kX
iYj
Z
kx
ay
bX
iYx
aX
iYi
0
j
0
k
0i
0
j
0
k
0i
0
j
0i
0
j
0y
b大学遥感信息周军其二维多项式优缺点模型简单直观不能真实的描述图像形成过程中的误差来源和地形起伏引起的变形。应用限于变形小的图像:垂直,小范围,地面平坦。三维多项式是二维的扩展,增加了与地形起伏有关的Z坐标。大学遥感信息周军其基于有理函数的传感器模型共线方程描述图像的成像关系,理论上是严密的,需要知道传感器物理构造以及成像方式,但是有些高性能的传感器参数,成像方式轨道不公开。需要有与具体传感器无关的,形式简单的传感器模型来取代共线方程模型。大学遥感信息周军其有理函数模型x
NumL
(B,
L,
H
)DenL
(B,
L,
H
)y
Nums
(B,
L,
H
)Dens
(B,
L,
H
)有理函数模型(Rational
Function
Model,RFM)将像点坐标(Sample,Line)表示为以相应地面空间坐标(Latitude,Longitude,Height)为自变量的多项式比值。大学遥感信息周军其P
Latitude
LAT
_
OFFLAT
_
SCALEL
Longitude
LONG
_
OFFLONG
_
SCALEH
Height
HEIGHT
_
OFFHEIGHT
_
SCALEx
Sample
SAMP
_
OFFSAMP
_
SCALEy
Line
LINE
_
OFFLINE
_
SCALE(P,
L,
H
)
(
x,
y)像点坐标和地面坐标经平移和缩放后的标准化坐标地面坐标标准化平移和标准化比例参数nLAT
_
OFF
LatitudenLONG
_
OFF
LongitudenHEIGHT
_
OFF
HeightLAT
_
SCALE
max(
Latitudemax
LAT
_
OFF Latitudemin
LAT
_
OFF
)LONG
_
SCALE
max(
Longitudemax
LONG
_
OFF Longitudemin
LONG
_
OFF
)HEIGHT
_
SCALE
max(
Heightmax
HEIGHT
_
OFF Heightmin
HEIGHT
_
OFF
)影像坐标标准化平移和标准化比例参数LINE
_
SCALE
max(
Linemax
LINE
_
OFF Linemin
LINE
_
OFF
)SAMP
_
SCALE
max(
Samplemax
SAMP
_
OFF Samplemin
SAMP
_
OFF
)nnSAMP
_
OFF
SampleLINE
_
OFF
Line各项的具体表达式Num
(,a1
a1DenL
(,
a1, )
b1
b10
b18Num
(
,
, )
c1c1c11,
,
)Dens
(d1d1式中为有理函数的系数(
rationalpolynomialcoefficients
,RPC))ai
,
bi
,
ci
,
di大学遥感信息周军其有理函数模型特点RFM不要求了解传感器的具体信息,是用严格的传感器模型变换得到的,是一种更通用的传感器模型。用户可以在不知道精确传感器模型的情况下,用提供的有理系数使用有理函数模型进行图像纠正以及后续处理。RPC的解算过程当严格成像模型参数已知,用严格成像模型建立地面点的空间格网和影像面之间的对应关系作为控制点来求解RPC,其过程为:先利用严格成像模型求解虚拟格网控制点;其中虚拟格网控制点是在像方空间划分平面规则格网(x,y);在物方空间划分高程面(H),光线通过严格模型与高程面相交得到虚拟格网控制点的物
面坐标(B,L);再利用虚拟格网控制点(x,y)(B,L,H)通过最小二乘法求解RPC。划分规则格网1划分规则格网2严格共线方程求解RPC检查RPC精度输出检查点误差输出RPCRPC的解算过程控制点检查点1)建立空间格网由严格成像模型的正变换,计算影像的四个角点对应的地面范围;根据
地质
局提供的全球1km分辨率DEM,计算该地区的最大最小椭球高,在高程方向以一定的间隔分层。在像面上,以一定的格网大小建立地面规则格网(如平面分为15×15格网,将该影像对应影像范围分成15×15的格子,共有16×16个格网点),这些格网点的像点坐标和高程就已知。就可以计算这些虚拟控制点的地面坐标。2)计算格网点的地面坐标利用影像坐标(x,y)和高程H坐标,根据严格成像模型计算虚拟控制点的物方坐标(B,L)。PSPSa31x
a32
y
a33
fa31x
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
评论
0/150
提交评论